研究氮氧化物的反应机理，对于消除其对环境的污染有重要意义。 (1)升高温度，绝大...

研究氮氧化物的反应机理，对于消除其对环境的污染有重要意义。

(1)升高温度，绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率却随着温度的升高而减小。查阅资料知：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步：

I.2NO(g) N2O2(g)(快) △H1<0 v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2)

Ⅱ.N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢) △H2<0 v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2)

请回答下列问题：

①反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的△H=___________(用含△H1和△H2的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=___________，升高温度，K值___________(填“增大”“减小”或“不变”)

②决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应Ⅱ，反应I的活化能E1与反应Ⅱ的活化能E2的大小关系为E1___________E2(填“>”“<”或“=”)。由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为___________(填字母)。

(2)通过图所示装置，可将汽车尾气中的NO、NO2转化为重要的化工原料HNO3，其中A、B为多孔惰性电极。该装置的负极是__________ (填“A”或“B”)，B电极的电极反应式为__________。

(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1L溶液甲，溶液乙为0.1mol/L的CH3COONa溶液，则两溶液中c(NO3－)、c (NO2－)和c(CH3COO－)由大到小的顺序为__________(已知HNO2的电离常数Kα=7.1×10－4mol/L，CH3COOH的电离常数Kα=1.7×10－5mol/L)。可使溶液甲和溶液乙的pH相等的方法是__________。

a.向溶液甲中加适量水 b.向溶液甲中加适量NaOH

c.向溶液乙中加适量水 d.向溶液乙中加适量NaOH

△H1+△H2 减小 < a A O2+4e-+4H+=2H2O c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-) bc 【解析】（1）①运用盖斯定律，将方程式叠加，就可以得到相应反应的热化学方程式；根据反应达到平衡时正、逆反应速率相等，结合速率与物质浓度关系，可得K的表达式；再利用温度对化学平衡的影响，分析温度与化学平衡常数的关系；②根据活化能高反应速率慢，活化能低化学反应速率快，比较二者活化能的大小；然后利用温度对化学平衡移动的影响，结合物质浓度的变化，确定物质的位置；(2)根据负极失去电子，发生氧化反应物质所含元素的化合价升高；正极得到电子，发生还原反应进行分析判断；(3)利用物质之间的反应，确定溶液的成分，结合元素守恒、结合盐的水解规律比较离子浓度的大小；并根据影响溶液pH的因素选择合适的方法，调节溶液的pH，据此解答。 (1) I .2NO(g)N2O2(g) △H1<0；II.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) △H2<0，I+II可得：2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H=△H1+△H2，当该反应达到平衡时，V1正=V1逆，V2正=V2逆，所以V1正×V2正=V1逆×V2逆，即k1正c2(NO)×K2正c(N2O2)×c(O2)= k1逆c(N2O2)×K2逆c2(NO2)×c(O2)，则是K==；由于该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，使化学反应平衡常数减小；②2NO(g) +O2(g)2NO2(g)反应的快慢由反应速率慢的反应II决定，所以反应的活化能E1CH3COOH，所以水解程度：CH3COO->NO2-，因此等浓度的CH3COONa、NaNO2中离子浓度c(CH3COO-)< c(NO2-)，故三种离子浓度由大到小的顺序是：c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)；溶液甲是NaNO3和NaNO2的混合溶液，NaNO2水解使溶液显碱性，溶液乙为CH3COONa溶液，水溶液显碱性，由于CH3COONa水解程度大于NaNO2，所以碱性乙>甲，要使溶液甲和溶液乙的pH相等，可采用向甲溶液中加入适量的碱NaOH，使溶液的pH增大，也可以向乙溶液中加入适量的水进行稀释，使乙的pH减小，故合理选项是bc。

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考点分析：

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处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。

（1）CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O（g）+CO（g）CO2（g）+N2（g） △H。几种物质的相对能量如下：

①△H=___________ kJ·mol－1。改变下列“量”，一定会引起△H发生变化的是___________（填代号）

A.温度 B.反应物浓度 C.催化剂 D.化学计量数

②有人提出上述反应可以用“Fe+”作催化剂。其总反应分两步进行：

第一步：Fe++N2O===FeO++N2；第二步：____________（写化学方程式）。

第二步步反应不影响总反应达到平衡所用时间，由此推知，第二步反应速率_____第一步反应速率（填“大于”或“等于”）。

（2）在实验室，采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO，发生反应：I2O5 （s）+5CO（g）5CO2（g）+I2（s）。测得CO的转化率如图1所示。

①相对曲线a，曲线b仅改变一个条件，改变的条件可能是________。

②在此温度下，该可逆反应的平衡常数K=___________（用含x的代数式表示）。

（3）工业上，利用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密闭容器中充入1 mol CO（g）和 n molH2，在250℃发生反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中，CO的平衡转化率最大的点是___________。

（4）有人提出，利用2CO（g）===2C（s）+O2（g）消除CO对环境的污染，你的评价是___________（填“可行”或“不可行”）

（5）CO－空气碱性燃料电池（用KOH作电解质），当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式：_________。

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碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。回答下列问题：

(1)一种制备氮氧化铝的反应原理为23Al2O3＋15C＋5N2=2Al23O27N5＋15CO ，产物Al23O27N5中氮的化合价为______，该反应中每生成1 mol Al23O27N5，转移的电子数为________NA。

(2)真空碳热冶铝法包含很多反应，其中的三个反应如下：

Ⅰ.Al2O3(s)＋3C(s)=Al2OC(s)＋2CO(g)　ΔH1

Ⅱ.2Al2OC(s)＋3C(s)=Al4C3(s)＋2CO(g)　ΔH2

Ⅲ.2Al2O3(s)＋9C(s)=Al4C3(s)＋6CO(g)　ΔH3

①ΔH3＝_________(用ΔH1、ΔH2表示)。

②Al4C3可与足量盐酸反应制备一种烃。该反应的化学方程式为________________。

(3)下列是碳热还原法制锰合金的三个反应，CO与CO2平衡分压比的自然对数值与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数)。

Ⅰ.Mn3C(s)＋4CO2(g)3MnO(s)＋5CO(g)　　　　Kp(Ⅰ)

Ⅱ.Mn(s)＋CO2(g)MnO(s)＋CO(g)　　　　　　Kp(Ⅱ)

Ⅲ.Mn3C(s)＋CO2(g)3Mn(s)＋2CO(g)　　　　Kp(Ⅲ)

①ΔH>0的反应是____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

②1 200 K时，在一体积为2 L的恒容密闭容器中有17.7 g Mn3C(s)和0.4 mol CO2，只发生反应Ⅰ，5 min 后达到平衡，此时CO的浓度为0.125 mol/L，则0～5 min内v(CO2)＝_________。

③在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g)，只发生反应Ⅱ，下列能说明反应Ⅱ达到平衡的是____(填字母)。

A.容器的体积不再改变　　B.固体的质量不再改变　　C.气体的总质量不再改变

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H2是一种重要的清洁能源。

(1)2018年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得合成氨原料和合成液态燃料的原料。其工作原理如图所示（空气中N2与O2的物质的量之比按4：1计）。工作过程中，膜I侧所得=3，则膜I侧的电极方程式为________________________。

(2)已知: CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol，

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3= -41.1 kJ/mol，H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1，则ΔH1=_____________ kJ/mol，该反应自发进行的条件为_________。

A.高温 B.低温 C.任何温度条件下

(3)恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入1mol CO和2.2 mol H2，发生反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。

P1_______P2，判断的理由是____________________________。

(4)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L的密闭容器中发生，反应过程中各物质的物质的量随时间变化见下表所示：

时间/min	0	5	10	15
H2	4		2
CO	2			1
CH3OH(g)	0	0.7

①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_____(填字母)；

A.容器内压强保持不变 B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)

C.混合气体的相对分子质量保持不变 D.混合气体的密度保持不变

②若起始压强为P0 kPa，则在该温度下反应的平衡常数Kp=__________(kPa)-2。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

③反应速率若用单位时间内分压的变化表示，则10min内H2的反应速率v(H2)= _______Pa/min。

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金属锰在冶金工业中用来制造特种钢，常作为脱硫剂和去氧剂，其化合物广泛应用于电池、机械制造业等领域。

(1)以软锰矿(主要为MnO2)为原料通过热还原法得到金属锰涉及的两个反应：

①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g) △H1= akJ•mol-1

②3Mn3O4(s)+ 8Al(s) =4A12O3(s) + 9Mn(s) △H2= bkJ•mol-1

已知A1的燃烧热为 ckJ•mol-1，则MnO2与A1发生铝热反应的热化学方程式为___________。

(2)科研人员将制得的锰粉碎后加入到SnCl2溶液中使其浸出(假定杂质不反应，溶液体积不变)，发生反应Mn(s)+ Sn2+(aq)Mn2+(aq)+ Sn(s)(已知含Sn2+水溶液为米黄色)

请回答下列问题：

①为加快反应速率可以采取的措施有__________；不考虑温度因素，一段时间后Mn的溶解速率加快，可能的原因是____________________。

②下列能说明反应已达平衡的有____________________(填编号)。

A.溶液的颜色不发生变化

B.溶液中c(Mn2+)=c( Sn2+)

C.体系中固体的质量不变

D.Mn2+与Sn2+浓度的比值保持不变

③室温下，测得溶液中阳离子浓度c(R2+)随时间的变化情况如下图所示，则上述反应的平衡常数K=_________________，Mn2+的产率为____________。

④若其他条件不变，10min后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍，则再次平衡时c(Mn2+) =____________(不考虑离子水解的影响)。

(3)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极反应式为_____________________，阳极附近溶液的pH____________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)电解制锰后的废水中含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀，过滤后再向滤液中加入等体积的Na2S溶液，进行二级沉降。为了将Mn2+的浓度降到1.0×l0-9mol/L，则加入的Na2S溶液的浓度至少是____________mol/L [已知Ksp(MnS)=4.5×l0-14]。